赤外分光法及び量子化学計算法による生分解性ポリマーのCH…O水素結合と熱的挙動に関する研究

利用红外光谱和量子化学计算方法研究可生物降解聚合物的CH…O氢键和热行为

• 批准号: 04F04385
• 负责人: 尾崎 幸洋
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Kwansei Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04385/
• 关键词: 赤外分光法; 量子化学計算法; 生分解性ポリマー; CH…O水素結合; 熱的挙動; 量子化学計算; 水素結合; 生分解性; ポリマー

生分解性ポリマーの一つであるpoly(3-hydroxybutyrate)(PHB)とやはり生分解性ポリマーである80% hydrolyzed poly(vinyl alcohol)(PVA80)のブレンドポリマーの相溶性、水素結合(一般の水素結合とCH…O水素結合の両方)、熱的挙動を赤外分光法とDifferential Scanning Calorimetry(DSC)法を用いて研究した。PVA80のブレンド比0〜100%(10%ごと)のものを用意し、DSC測定と温度変化赤外スペクトル測定を行った。その結果以下のようなことが明らかになった。(1)PHBはブレンド比に関係せずアモルファス状態のPVA80と相溶である。(2)PVA80のブレンド比が30wt%以下、PHBのブレンド比が20wt%以下のときPVA80とPHBはそれぞれアモルファス状態をとる。(3)PVA80とPHBはともにC=O伸縮振動バンドを示し、これらのバンドは互いに重なり合うので室温においてPVA80のOH基とPHBのC=O基間の水素結合を赤外分光から研究することはできなかった。しかし高温ではそれが可能であった。(4)PHBとPVA80とがブレンドを作ってもOH基同士でPVA80間で水素結合しているOH基にはほとんど影響を与えなかった。しかしPVA80のC=O基と結合しているOH基はPHBとのブレンドによりかなり切れることがわかった。このPHBのC=O基とPVA80のOH基が両者の相溶性の原因と考えられる。(5)PHBのCH…O水素結合はブレンド形成によりほとんど影響を受けなかった。

生物降解性聚合物聚（3-羟基丁酸酯）（PHB）与同为生物降解性聚合物的80%水解聚（乙烯醇）（PVA80）的共混聚合物的相容性，氢键（一般氢键）使用红外光谱和差示扫描量热法 (DSC) 方法研究了（CH…O 氢键）及其热行为。制备 0 至 100%（以 10% 增量）的 PVA80 共混比，并进行 DSC 测量和温度变化红外光谱测量。结果显示如下。 (1) 无论混合比例如何，PHB 都与非晶态 PVA80 相容。 (2)当PVA80的共混比为30wt％以下并且PHB的共混比为20wt％以下时，PVA80和PHB各自呈现无定形状态。 (3) PVA80和PHB均表现出C=O伸缩振动带，且由于这些带相互重叠，因此很难在室温下用红外光谱研究PVA80的OH基团和PHB的C=O基团之间的氢键。我不能。但这在高温下是可能的。 (4)即使制成PHB和PVA80的共混物，对PVA80之间氢键合的OH基也几乎没有影响。然而，我们发现，通过与 PHB 共混，可以显着切断与 PVA80 的 C=O 基团键合的 OH 基团。据认为，PHB 的 C=O 基团和 PVA80 的 OH 基团负责两者之间的相容性。 (5)PHB中的CH…O氢键几乎不受共混物形成的影响。

项目成果

Miscibility and hydrogen-bonding interactions in biodegradable polymer blends of poly(3-hydroxybutyrate) and a partially hydrolyzed poly(vinyl alcohol)

• DOI: 10.1021/jp0532162
• 发表时间: 2005-10-20
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B
• 影响因子: 3.3
• 作者: Huang, H;Hu, Y;Ozaki, Y
• 通讯作者: Ozaki, Y